1, Rozloženie chladiaceho systému: "neurónová sieť" pre účinnosť odvodu tepla
Chladiaci systém je hlavným nosičom odvodu tepla formy a jeho konštrukčná racionalita priamo ovplyvňuje účinnosť prenosu tepla. Podľa princípu vedenia tepla musí proces prenosu tepla z taveniny s vysokou-teplotou cez formovaciu oceľ do chladiacej kvapaliny spĺňať tri princípy: „maximalizácia kontaktnej plochy, skrátenie dráhy a vyváženie prietoku“.
Usporiadanie vodnej cesty a prispôsobenie dutiny
Tradičné okruhy chladiacej vody majú často lineárny alebo kruhový dizajn, ale keď čelia zložitým zakriveným výrobkom, takéto usporiadanie môže ľahko viesť k nedostatočnému lokálnemu chladeniu. Moderný dizajn formy predstavuje technológiu „konformnej vodnej cesty“, ktorá vytvára chladiaci kanál vo vnútri formy, ktorý sa plne prispôsobuje obrysu dutiny formy prostredníctvom 3D tlače alebo elektrického výbojového obrábania. Napríklad pri výrobe automobilových LED tienidiel môže použitie formy s konformným vodným tokom znížiť rozdiel povrchovej teploty produktu z 8 stupňov na 2 stupne, čím sa výrazne zníži deformácia a deformácia spôsobená nerovnomerným chladením.
Presná kontrola parametrov vodnej cesty
Priemer, vzdialenosť a rýchlosť prúdenia vodných ciest sú kľúčové parametre, ktoré ovplyvňujú účinnosť rozptylu tepla. Priemyselná prax ukázala, že priemer vodných ciest sa zvyčajne riadi medzi 6-12 mm: príliš malý priemer môže obmedziť prietok a znížiť kapacitu rozptylu tepla; Ak je priemer príliš veľký, môže to oslabiť pevnosť formy a spôsobiť turbulencie v chladiacej kvapaline. Ak si vezmeme ako príklad výrobu rámov na mobilné telefóny, keď je priemer vodnej dráhy formy nastavený na 8 mm a rozstup je 30 mm, v kombinácii s rýchlosťou turbulentného prúdenia 1,5 m/s je možné skrátiť čas chladenia produktu o 15 %, pričom sa zabráni lokálnemu prehriatiu spôsobenému laminárnym prúdením.
Chladenie priečok a dynamické riadenie
Pre výrobky so zložitými štruktúrami musí forma prijať dizajn zónového chladenia. Napríklad pri výrobe krytov notebookov forma nastavuje oddelené vodné kanály pre oblasti hrubých a tenkých stien a presne riadi teplotu každej oblasti pomocou zariadenia na meranie teploty formy. Pokročilejším riešením je zavedenie inteligentného systému riadenia teploty, ktorý monitoruje povrchovú teplotu formy v reálnom čase a dynamicky upravuje prietok chladiacej kvapaliny. Istá značka foriem vďaka tejto technológii zlepšila výťažnosť svojich produktov z 82 % na 95 % a skrátila svoj výrobný cyklus o 20 %.
2, Výber materiálu formy: "most" vedenia tepla
Tepelná vodivosť formovacej ocele priamo ovplyvňuje rýchlosť prenosu tepla z dutiny formy do chladiaceho systému. Tepelná vodivosť rôznych materiálov sa výrazne líši: tepelná vodivosť bežnej ocele P20 je 29 W/(m · K), zatiaľ čo oceľ H13 môže dosiahnuť 34 W/(m · K) a berýliový bronz môže dosiahnuť až 105 W/(m · K). Priemyselná prax ukázala, že výber materiálu musí vyvážiť tepelný výkon a náklady:
Aplikačné scenáre materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou
V prípade produktov s extrémne vysokými požiadavkami na odvod tepla, ako sú napríklad vysokovýkonné{0}}kryty elektronických komponentov a chladiče LED, sú formy často vyrobené z ocele H13 alebo z berýliového bronzu. Napríklad pri výrobe chladičov základňovej stanice 5G môže použitie foriem z berýliového bronzu znížiť vnútorný teplotný gradient produktu o 40 %, čím sa výrazne zlepší účinnosť odvádzania tepla. Tento typ materiálu má však vysoké náklady a je vhodný len pre-vyšší trh.
Technológia povrchovej úpravy materiálu
Zlepšenie povrchovej tepelnej vodivosti foriem pomocou technológie poťahovania alebo poťahovania je nízkonákladové a efektívne riešenie na odvádzanie tepla-. Napríklad medené pokovovanie na povrchu dutiny formy môže zvýšiť tepelnú vodivosť na 2- až 3-násobok tepelnej vodivosti ocele. Určitý výrobca foriem použil túto technológiu na skrátenie času chladenia plášťov zdravotníckych zariadení o 25 % a zníženie miery opotrebovania foriem.
3, Návrh štrukturálnej optimalizácie: „neviditeľný vodič“ výkonu rozptylu tepla
Optimalizácia štruktúry formy môže zlepšiť výkon odvádzania tepla z troch rozmerov: zníženie tepelného odporu, podpora prúdenia vzduchu a zníženie tepelného stresu
Tenkostenný a ľahký dizajn
Zmenšenie hrúbky formy môže skrátiť cestu prenosu tepla a znížiť tepelný odpor. Napríklad nahradenie tradičných hrubostenných foriem tenkostennými-štruktúrami v spojení so zosilnenými rebrami môže zvýšiť účinnosť odvádzania tepla o 15 % a zároveň zabezpečiť pevnosť. Istý výrobca automobilových dielov prostredníctvom tohto plánu znížil hmotnosť formy o 30 % a spotrebu energie na výrobu o 18 %.
Spoločný dizajn výfukového systému a odvodu tepla
Výfuková drážka nie je len kanálom na vypúšťanie plynu z dutiny formy, ale slúži aj ako pomocná konštrukcia na odvádzanie tepla. Optimalizáciou polohy a veľkosti výfukovej drážky možno podporiť prúdenie vzduchu na povrchu formy. Napríklad pri výrobe krytov veľkých domácich spotrebičov forma pridáva rebrá na odvádzanie tepla do oblasti výfukovej drážky, aby sa znížila povrchová teplota produktu o 5 stupňov a znížili sa povrchové chyby spôsobené zadržiavaním plynu.
Návrh štruktúry kompenzácie tepelnej rozťažnosti
Forma bude generovať tepelné napätie počas opakovaných procesov zahrievania a chladenia, čo vedie k deformácii alebo praskaniu. Navrhnutím elastických kompenzačných štruktúr, ako sú systémy vyhadzovania pružín alebo flexibilné pánty, môže byť absorbované tepelné napätie a môže byť zachovaná rozmerová stabilita formy. Istý výrobca foriem použil túto technológiu na zvýšenie životnosti formy z 100 000-krát na 500000-krát pri výrobe presných optických šošoviek, pričom znížil chybovosť výrobku spôsobenú tepelnou deformáciou.
4, Industry Practice Case: "Pracovný kameň" technologických prelomov
Patent „Dual Mode Heat Dissipation“ spoločnosti Suzhou Dongying Precision Mold
Tento patent dosahuje zdvojnásobenie účinnosti odvádzania tepla integráciou komponentov chladenia vzduchom a vodou do základne formy. Pri výrobe veľkých vstrekovaných dielov je systém vodného chladenia zodpovedný za rýchle odstránenie tepla z jadra, zatiaľ čo systém chladenia vzduchom pomáha pri odvádzaní tepla v okrajových oblastiach. Tento dizajn zlepšuje rovnomernosť teploty formy o 30 % a skracuje výrobný cyklus o 25 %, čím sa stáva meradlom inovatívnej technológie odvádzania tepla v priemysle.
Schéma chladenia na báze oleja pre vstrekovacie formy PTFE
V reakcii na nízku tepelnú vodivosť materiálov PTFE vyvinul istý výrobca formu, ktorá kombinuje chladiacu kvapalinu-na báze oleja so špirálovými vodnými kanálikmi. Chladiaca kvapalina na olejovej báze má vysoký bod varu a silnú tepelnú stabilitu. V kombinácii so špirálovou vodnou cestou na predĺženie chladiacej dráhy sa vnútorný teplotný gradient produktu zníži z 15 stupňov na 5 stupňov, čím sa výrazne zníži vnútorné napätie a deformácia deformácie.
